Kolumbianische Wissenschaftler halfen beim Bau des vollständigsten „Baums des Lebens“ der Welt mit mehr als 300.000 Blütenpflanzen

Kolumbianische Wissenschaftler halfen beim Bau des vollständigsten „Baums des Lebens“ der Welt mit mehr als 300.000 Blütenpflanzen
Kolumbianische Wissenschaftler halfen beim Bau des vollständigsten „Baums des Lebens“ der Welt mit mehr als 300.000 Blütenpflanzen
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Vor 80 Millionen Jahren, als noch Dinosaurier auf der Erde lebten, war die Landschaft, die diese Tiere sahen, ganz anders als heute. Nicht nur, weil die Landmassen der Kontinente unterschiedlich konfiguriert waren, sondern weil Blühende Pflanzen waren im Panorama noch nicht zu sehen und das Grün der Kiefern und uralten Farne dominierte.

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Obwohl sie später, heute, erschienen Diejenigen, die Blumen haben, sind die am häufigsten vorkommende Pflanzengruppe auf der ErdeWir können sie in den heißesten Tropen sowie auf den Felsvorsprüngen der Antarktis sehen. Sie sind auch eine Quelle von Nahrungsmitteln, Medikamenten, Tinkturen und anderen grundlegenden Anwendungen für den Menschen, was zu ihrer beeindruckenden Vielfalt beiträgt Ihre Fähigkeit, sich an Umweltveränderungen anzupassen und diese zu überleben, macht sie seit Jahrtausenden zu einem Forschungsobjekt..

Aus dieser Neugier heraus entstand die gigantische Aufgabe, der sich ein internationales Forscherteam widmete Aus der DNA dieser Pflanzen den vollständigsten Baum des Lebens aufzubauen, der bisher erreicht wurdeeine Mission, die in diesem Jahr wichtige Fortschritte gebracht hat.

Die in der Zeitschrift Nature veröffentlichte Studie wurde von der geleitet Königlicher Botanischer Garten, Kew (London, Vereinigtes Königreich) und an der 279 Wissenschaftler teilnahmen, darunter auch kolumbianisches Oscar A. Pérez-Escobar, führender Forscher am Kew, und Andrés Orjuela Ramírez, Professor an der Universität Cartagena. Ein Team, das das unglaubliche Ziel erreicht hat, die genetischen Informationen von etwa 60 Prozent der fast 8.000 bekannten Gattungen zu sammeln.

Blütenpflanzen sind die am häufigsten vorkommende Pflanzengruppe auf der Erde. Wir können sie sowohl in den heißesten Tropen als auch auf den Felsvorsprüngen der Antarktis sehen.

Foto:Oscar A Pérez-Escobar

Dafür Sie verwendeten etwa 1,8 Milliarden genetische Codes von mehr als 9.500 Arten. Etwas bisher noch nie Gesehenes, für das sie nicht nur auf heute gesammelte Pflanzenproben, sondern auch auf alte Herbariumproben zurückgreifen mussten, wie Pérez-Escobar erklärt. „Eines der interessantesten Dinge an diesem Projekt war, dass ein großer Teil der Daten, die zur Erstellung dieses Stammbaums verwendet wurden, aus sehr alten Sammlungen stammt, in einigen Fällen sogar ausgestorben, und von denen nur trocken gelagertes Material bekannt und nicht mehr bekannt ist . Sie kommen in ihrer natürlichen Umgebung vor.“

Der Zugang zu diesen „Pflanzenarchiven“ war nur dank der Beteiligung und Zusammenarbeit von 138 internationalen Organisationen möglich. Auf diese Weise stützten sich die Forscher auf 15-mal mehr Daten als jede vergleichbare Studie, die zuvor zum Lebensbaum von Blütenpflanzen durchgeführt wurde, darunter mehr als 800 Arten, deren DNA noch nie zuvor sequenziert wurde.

Eine Informationsmenge, die ein einzelner Computer etwa 18 Jahre brauchen würde, um sie zu verarbeiten, und die einen wichtigen Fortschritt in der Initiative darstellt. Kews „Baum des Lebens“. Ziel des 2015 begonnenen Projekts ist es, die genetische Genealogie der 330.000 bekannten Blütenpflanzenarten zu rekonstruieren, indem Genomdaten von mindestens einer Art jeder erfassten Gattung gesammelt werden. Außerdem Pilz.

Ein evolutionärer Fahrplan, den sie für wesentlich für die Erforschung, Vorhersage und Nutzung der Eigenschaften des Lebens auf der Erde halten. „Von der Identifizierung neuer Arten für die Wissenschaft bis zur Entdeckung von Biomolekülen oder neuartigen Nutzpflanzen ist das Potenzial des Baumes des Lebens immens, aber es wurde noch nicht vollständig ausgeschöpft, da viele seiner Zweige noch unbekannt sind“, sagen sie aus Kew.

Im Augenblick Die Projektforscher arbeiten daran, das Rückgrat der globalen Pflanzenevolution auf Gattungsebene zu vervollständigen durch Sequenzierung der verbleibenden rund 5.600 Blütenpflanzengattungen bis 2025.

Darwins abscheuliches Geheimnis lösen

Dieser Lebensbaum ist ein Stammbaum der Pflanzen, der es uns ermöglicht, zu verstehen, wie verschiedene Arten miteinander verwandt sind, indem wir die DNA-Sequenzen verschiedener Arten vergleichen, um Mutationen zu verfolgen, die im Laufe der Zeit in ihnen aufgetreten sind, und deren Entwicklung .

Dies ist eine ehrgeizige Untersuchung, die auch darauf abzielt, der Lösung des Problems näher zu kommen Charles Darwin genannt ‘abscheuliches Geheimnis‘, oder wie Angiospermen oder Blütenpflanzen es geschafft haben, den Planeten in geologisch gesehen relativ kurzer Zeit mit beeindruckender Vielfalt vollständig zu dominieren.

„Das ist für Biologen ein Rätsel, diese evolutionäre Innovation der Angiospermen, die es ihnen ermöglicht hat, sich so schnell und abrupt zu diversifizieren. „Diese Arbeit hat die Probenahme erheblich erweitert, was es uns ermöglichen wird, etwas sicherer über die Ergebnisse zu sein“, erklärt Andrés Orjuela Ramírez, der während seines Doktoratsstudiums an der Kew-Studie teilgenommen hat und sich auf die Nachtschattengewächse spezialisiert hat, zu denen Tomaten und Lulos gehören. Zum Beispiel.

Mehr als 200 Pflanzenfossilien wurden in die Kew-Studie einbezogen, um die Diversifizierung der Arten im Laufe der Zeit zu untersuchen.

Foto:Oscar A Pérez-Escobar

Mehr als 200 Pflanzenfossilien wurden in die Kew-Studie einbezogen, um die Diversifizierung der Arten im Laufe der Zeit zu untersuchen. „Während die meisten Abstammungslinien von Blütenpflanzen in der ersten Blütezeit nach dem Erscheinen der ersten Blütenpflanzen vor mehr als 140 Millionen Jahren entstanden, deuten neue Erkenntnisse auf langsamere und stabilere Entstehungsraten neuer Arten in den folgenden 100 Millionen Jahren hin.“ , bis es etwa 40 Millionen Jahre vor der Gegenwart zu einem zweiten Diversifizierungsschub kam“, führen die Autoren aus.

Diese zweite Diversifizierung der Blütenpflanzen fiel wahrscheinlich mit a zusammen globaler Temperaturabfall, nach Meinung von Experten. Daten, die Darwin, wenn er heute noch am Leben wäre, fasziniert hätten und die jetzt allen Wissenschaftlern auf der Welt zur Verfügung stehen, um Forschungen durchzuführen, die ihnen helfen, zu verstehen, wie und warum sich Arten diversifizieren.

Für Pérez-Escobar, der die Forschung in der Orchideenfamilie leitete, gehört zu den Anwendungen der in diesem Lebensbaum enthaltenen Informationen auch die Möglichkeit, Wildarten zu identifizieren, die wünschenswerte Eigenschaften aufweisen, die auch für die genetische Verbesserung von Nutzpflanzen genutzt werden können um besser zu verstehen, wie sie auf Schädlinge und Krankheiten reagieren. Darüber hinaus wird erwartet, dass es möglich sein wird, aus den Artbildungsmustern, die es diesen Pflanzen ermöglicht haben, so vielfältig zu sein, wichtige Informationen für ihren Schutz vor dem Klimawandel.

Kew-Experten vermuten, dass es sich um eine Art Periodensystem der Elemente handelt. „Normalerweise kann man auf einen Bereich der Tabelle zeigen und sich anhand seiner Position eine gute Vorstellung von den Eigenschaften eines Elements machen: zum Beispiel, ob es bei Raumtemperatur fest oder flüssig ist, oder ob es radioaktiv ist oder.“ stabil. Der Lebensbaum funktioniert auf ähnliche Weise. „Wir können die Eigenschaften bestimmter Pflanzen vorhersagen, basierend auf dem, was wir über ihre nächsten Arten wissen“, sagen sie.

Dies eröffnet beispielsweise die Möglichkeit, einen Weg zur Suche nach chemischen Verbindungen mit medizinischem Potenzial effektiver aus den bisher entdeckten zu ermitteln. Tatsächlich verwendet Kew diese Informationen bereits in einem Projekt, in dem er verwendet künstliche IntelligenzSuchen Sie nach Pflanzen, die dabei helfen können, neue Behandlungsmethoden gegen Malaria zu entwickeln

ALEJANDRA LÓPEZ PLAZAS
WISSENSCHAFTLICHE REDAKTION
@malelopezpl
@ScienceTime

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